植物の病原菌認識に伴うMAPKカスケードの活性化機構の解明

• Project Area: Plant cell wall as information-processing system
• Project/Area Number: 25114517
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kinki University
• Principal Investigator: 川崎 努 近畿大学, 農学部, 教授 (90283936)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000); Fiscal Year 2014: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2013: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: 免疫 / 信号伝達 / MAPK / 病原菌

Outline of Annual Research Achievements

植物は、細胞膜上に存在する病原菌認識受容体を介して、病原菌の構成成分を認識し、迅速な免疫反応を誘導する。その免疫反応の誘導において、MAPキナーゼカスケードが極めて重要な働きをしていることが知られているが、植物では受容体からMAPキナーゼにどのように情報が伝達されているかが明らかになっていない。これまでに、病原菌の構成成分であるキチンを認識する受容体CERK1によりリン酸化される因子として細胞質リン酸化キナーゼであるPBL27を同定し、さらにPBL27がMAPカスケードの起点となるMAPKKKaと相互作用することが明らかとなった。さらに、pbl27変異体およびmapkkka変異体を用いた遺伝学的解析により、CERK1-PBL27-MAPKKKa-MKK4/MKK5-MPK3/MPK6のシグナル伝達系が示唆された。そこで、CERK1、PBL27、MAPKKKaの組換えタンパク質を調製し、PBL27によるMAPKKKaのリン酸化を解析したところ、PBL27がMAPKKKaのC末端側をリン酸化すること、さらにそのリン酸化反応には、PBL27がCERK1によるリン酸化により活性化されていることが必要であることがわかった。さらに、PBL27によってリン酸化されるMAPKKKaの６個のアミノ酸残基を特定し、それらのアミノ酸をアラニンに置換した変異タンパク質はmapkkka変異体を相補できないことがわかった。この結果は、MAPKKKaの活性化にはPBL27によるリン酸化が必須であることを示唆している。さらに、MAPKKKaがMKK4とMKK5の活性化モチーフをリン酸化することが明らかとなり、CERK1-PBL27-MAPKKKa-MKK4/MKK5-MPK3/MPK6のシグナル伝達系を生化学的にも証明することに成功した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The crystal structure of the plant small GTPase OsRacl reveals its mode of binding to NADPH oxidase. (2015)
  • Author(s): Kosami KI, Ohki I, Nagano M, Furuita F, Sugiki T, Kawano Y, Kawasaki T, Fujiwara T, Nakagawa A, Shimamoto K, Kojima C
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry Volume: 289 Issue: 41 Pages: 28569-78
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.603282
  • Description: (in press)(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Bacterial effector modulation of host E3 ligase activity suppresses PAMP-triggered immunity in rice. (2014)
  • Author(s): Ishikawa, K., Yamaguchi, K., Sakamoto, K., Yoshimura, S., Inoue, K., Tsuge, S., Kojima, C., Kawasaki, T.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Issue: 1 Pages: 5430-5430
  • DOI: 10.1038/ncomms6430
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Selective regulation of the chitin-induced defense response by the Arabidopsis receptor-like cytoplasmic kinase PBL27 (2014)
  • Author(s): Shinya, T., Yamaguchi, K., Desaki, Y., Yamada, K., Narisawa, T., Kobayashi,Y., Maeda, K., Suzuki, M., Tanimoto, T., Takeda, J., Nakashima, M., Funama, R., Narusaka, M., Narusaka, Y., Kaku, H., Kawasaki, T., and Shibuya, N.
  • Journal Title: The Plant Journal Volume: 79 Issue: 1 Pages: 56-66
  • DOI: 10.1111/tpj.12535
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Purification, crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of a rice Rac/Rop GTPase, OsRac1 (2014)
  • Author(s): Kosami K
  • Journal Title: Acta Cryst. Volume: F70 Issue: 1 Pages: 113-115
  • DOI: 10.1107/s2053230x13033645
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Xanthomonasエフェクターによる宿主のユビキチン修飾系の制御 (2014)
  • Author(s): 石川和也、井上健人、山口公志、川崎努
  • Journal Title: 植物細菌病談話会論文集 Volume: 26 Pages: 94-101
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A receptor-like cytoplasmic kinase targeted by a plant pathogen effector is directly phosphorylated by the chitin receptor and mediates rice immunity (2013)
  • Author(s): Yamaguchi, K., Yamada, K., Ishikawa, K., Yoshimura, S., Hayashi, N., Uchihashi, K., Ishihama, N., Kishi-Kaboshi, M., T akahashi, A., T suge, S., Ochiai, H., T ada, Y ., Shimamoto, K., Y oshioka, H., and Kawasaki, T
  • Journal Title: Cell Host Microbe Volume: 13 Issue: 10 Pages: 347-357
  • DOI: 10.4161/psb.25662
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An OsCEBiP / OsCERK1-OsRacGEF - OsRac1 module is an essential early component of chitin-induced rice immunity (2013)
  • Author(s): Akamatsu, A., Wong, H.L., Fujiwara, M., Okuda, J., Nishide, K., Uno, K., Imai, K., Umemura, K., Kawasaki, T ., Kawano, Y ., and Shimamoto, K.
  • Journal Title: Cell Host Microbe Volume: 13 Issue: 4 Pages: 465-476
  • DOI: 10.1016/j.chom.2013.03.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plant immunity and inhibitory mechanism of host immunity by pathogens. (2013)
  • Author(s): 川崎努
  • Journal Title: Leading Author's Volume: 2 Pages: e008
  • DOI: 10.7875/leading.author.2.e008
  • Peer Reviewed
• [Presentation] キチン信号伝達系におけるMAPKKKの活性化の遺伝学的解析 (2015)
  • Author(s): 白川 友美、 山口 公志、 山田 健太、 市村 和也、 藤原 正幸、 深溝 慶、 川崎 努
  • Organizer: 日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 明治大学（東京）
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-31
• [Presentation] PBL27はMAPKKKをリン酸化することでCERK1によるシグナルをMAPKカスケードへ伝達する (2015)
  • Author(s): 山田 健太、 山口 公志、 白川 友美、 石川 和也、鳴坂 真理、 鳴坂 義弘、 市村 和也、 深溝 慶、渋谷 直人、 川崎 努
  • Organizer: 日本植物病理学会大会
  • Place of Presentation: 明治大学（東京）
  • Year and Date: 2015-03-28 – 2015-03-31
• [Presentation] PBL27はMAPKKKaを介してキチンに応答したMAPキナーゼの活性化を制御する (2015)
  • Author(s): 山口公志、山田健太、白川友美、石川和也、鳴坂真理、鳴坂義弘、市村和也、深溝慶、渋谷直人、川崎努
  • Organizer: 第５６回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] PBL27 directly phosphorylates MAPKKK to activate MAPK cascade in chitin response (2015)
  • Author(s): 山田 健太、 山口 公志、 白川 友美、 石川 和也、市村和也、 深溝 慶、 渋谷 直人、 川崎 努
  • Organizer: 第５６回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [Presentation] Xanthomonasエフェクターによる宿主のユビキチン修飾系の制御 (2014)
  • Author(s): 石川和也、井上健人、山口公志、川崎努
  • Organizer: 植物細菌病談話会
  • Place of Presentation: レスパール藤ヶ鳴（岡山）
  • Year and Date: 2014-10-09 – 2014-10-10
  • Invited
• [Presentation] MAPKKKaはキチンに応答したMAPキナーゼの活性化を制御する (2014)
  • Author(s): 山口公志、山田健太、白川友美、石川和也、鳴坂真理、鳴坂義弘、市村和也、深溝慶、川崎努
  • Organizer: 平成 26 年度日本植物病理学会関西部会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山）
  • Year and Date: 2014-09-27 – 2014-09-28
• [Presentation] 植物免疫におけるMAPKKKの活性化機構の解析 (2014)
  • Author(s): 白川友美、山口公志、山田健太、市村和也、深溝慶、川崎努
  • Organizer: 農芸化学学会関西支部会
  • Place of Presentation: 奈良先端大（奈良）
  • Year and Date: 2014-09-19 – 2014-09-20
• [Presentation] PBL27 functions as a MAPKKK kinase in chitin-induced immune signaling in Arabidopsis (2014)
  • Author(s): Tsutomu Kawasaki, Kenta Yamada, Tomomi Shirakawa, Kouhei Yamauchii, Kazuya Ishikawa, Mari Narusaka, Yoshihiro Narusaka, Mari Nomoto, Kazuya Ichimura, Yasuomi Tada, Tamo Fukamizo, Naoto Shibuya, Koji Yamaguchi
  • Organizer: XVI International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • Place of Presentation: Rhodes (Greece)
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-10
• [Presentation] Identification of immune factors interacted with xa1, the bacterial blight resistance NB-LRR protein in rice. (2014)
  • Author(s): Satomi Yoshimura, Nao Hayata, Yuta Ido, Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: XVI International Congress of Molecular Plant-Microbe Interactions
  • Place of Presentation: Rhodes (Greece)
  • Year and Date: 2014-07-06 – 2014-07-10
• [Presentation] Biological function of Xanthomonas effectors in suppression of plant immunity (2014)
  • Author(s): Tsutomu Kawasaki
  • Organizer: The 13th International Conference on Plant Pathogenic Bacteria
  • Place of Presentation: Shanghai (China)
  • Year and Date: 2014-06-08 – 2014-06-13
  • Invited
• [Presentation] AtRLCK1によるMAPKKKaを介したキチン認識時のMAPキナーゼの活性化機構の解析 (2014)
  • Author(s): 山口公志、山田健太、白川友美、石川和也、鳴坂真理、鳴坂義弘、市村和也、深溝慶、川崎努
  • Organizer: 日本植物病理学会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [Presentation] イネの免疫応答におけるOsPUB44の機能解析 (2014)
  • Author(s): 石川和也、井上健人、山口公志、吉村智美、坂本一明、村口由一郎、北野詩織、小川まどか、津下誠治、川崎努
  • Organizer: 日本植物病理学会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター（北海道)
  • Year and Date: 2014-06-02 – 2014-06-04
• [Presentation] Suppression of pattern recognition receptor-mediated plant immunity by bacterial effector (2014)
  • Author(s): 川崎努
  • Organizer: 日本細菌学会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京）
  • Invited
• [Presentation] AtRLCK1 regulates MAPKKKa mediated activation of MAP kinase in chitin-triggered immunity (2014)
  • Author(s): 山口公志、山田健太、白川友美、船間亮汰、石川和也、鳴坂真理、鳴坂義弘、市村和也、深溝慶、渋谷直人、川崎努
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山）
• [Presentation] AtRLCK1 functions as a MAPKKK kinase in chitin-induced immune signaling (2014)
  • Author(s): 山田健太、山口公志、山内康平、石川和也、野元美佳、市村和也、多田安臣、深溝 慶、川崎努
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山）
• [Presentation] Functional analysis of Anamorsin in plant immunity (2014)
  • Author(s): 吉村悠矢、山口公志、清瀬嵩人、吉村智美、川崎努
  • Organizer: 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学（富山）
• [Presentation] 植物の病原菌認識受容体における免疫反応の誘導機構 (2013)
  • Author(s): 川崎努
  • Organizer: 日本生体防御学会
  • Place of Presentation: くまもと森都心プラザ（熊本）
• [Presentation] 植物免疫におけるAnamorsinの機能解明 (2013)
  • Author(s): 吉村悠矢、山口公志、清瀬嵩人、川崎努
  • Organizer: 近畿植物学会
  • Place of Presentation: 帝塚山大学（奈良）
• [Presentation] 植物免疫におけるMAPキナーゼカスケードへのシグナル伝達機構の解明 (2013)
  • Author(s): 山田健太、山口公志、石川和也、吉村悠矢、杉下亮丞、吉村智美、多田安臣、市村和也、川崎努
  • Organizer: 近畿植物学会
  • Place of Presentation: 帝塚山大学（奈良）
• [Remarks] http://kawasakirice.web.fc2.com/index.html
• [Remarks] 近畿大学農学部バイオサイエンス学科植物分子遺伝学研究室
  • URL: http://kawasakirice.web.fc2.com/index.html